尾矿库安全现状及溃坝失稳研究

张继伟

摘 要 本文主要对为矿车的安全现状以及溃坝失稳的相关问题进行了研究，以期能够为我国尾矿库的安全平稳运行提供保障。

关键词 尾矿库；安全现状；溃坝失稳

在矿山生产工作中，尾矿设施发挥着至关重要的作用，但这些设施在运行的过程中，经常会出现各种安全事故。随着我国矿业的不断发展，尾矿坝事故时有发生，在此情况下，不仅会导致尾矿流失，还会对下游地区的生态环境产生严重破坏，从而造成不必要的生命财产损失。

1 尾礦库安全现状分析

据相关调查数据显示，截止到2016年，在我国的1425座头顶库中，存在病库131座。事故隐患多、风险抵御能力差、安全保障能力弱等是我国尾矿库目前发展现状。

自新中国成立以来，我国头顶库安全事故频发，其中，尾矿库的安全事故数占总事故数的55%以上。最为严重的一次是在2008年的9.8重大尾矿库溃坝失稳事故中，本次事故共导致281人丧生，经济损失高达9620万元，产生了极为恶劣的社会影响。

就目前实际发展情况来看，我国的尾矿库运行中仍存在很多不安全因素，整体发展状况不够乐观。特别是在近年来，尾矿库溃坝失稳事故频繁发生，严重威胁着工作人员的生命财产安全，因此，必须要引起国家相关部门的高度重视[1]。

2 尾矿库溃坝机理模型试验

现阶段，国内关于尾矿库溃坝失稳问题的研究较多，很多研究人员还对近年来重大的溃坝事故进行了总结，同时分析了导致该问题发生的主要因素，构建出了尾矿库溃坝失稳模型。当前，关于溃坝发展过程以及尾矿库溃坝失稳试验模型的研究正处于初期起步阶段，但相比于传统的数值模拟和资料分析，尾矿库溃坝失稳模型的构建优势突出，通过该模型的构建，能够实现对溃坝过程的完美再现，帮助人们更加清晰直观的了解溃坝过程。与此同时，尾矿库溃坝失稳模型的建立在溃坝机理研究上，具有理论分析和数值模拟的重要价值。

在尾矿库溃坝失稳模型研究上，有研究人员提出在模型试验平台的基础上，结合溃决侵蚀理论和模型相似理论，对漫顶溃坝模型进行建立。结果显示，坝体的饱和度与漫顶溃坝的移动情况息息相关，即随着溃坝浸润线的不断提高，漫顶溃坝的移动也会随之加大。此外，溢流对坝体产生的寝室和冲刷作用，也在一定程度上影响着溃口的破坏程度。

将细尾砂和粗尾砂作为堆坝材料，在具体实践的过程中，对相关的渗流规律进行研究，结果表明，相比之下，细尾砂的渗透能力较差，在使用细尾砂进行堆坝的过程中，由于浸润线较高，因此也会直接增加坝坡水头压力，从而对坝坡的渗透能力产生影响。

还有研究提出，降水可大度增强坝体的饱和度，同时降低其基质吸力和抗剪强度，待降水达到某种程度时，便会对坝体的稳定性产生影响，最终出现溃坝事故。在洪水的情况下，对尾矿坝倒塌模型进行构建，得出了洪水作用下的尾矿坝溃决机制和倒塌机制。

张洪武等提出，在对尾矿库溃坝模型进行构建的过程中，需要遵循一些相似条件，具体如河床变形相似、尾砂移动相似、水流阻力相似、水流重力相似等等。通过该模型的建立，明确了渗流将会对尾矿坝溃决产生影响，且确定水渗漏是导致尾矿坝失效的最重要的因素[2]。

3 溃坝泥石流下泄的规律研究

在发生尾矿坝失稳事故的过程中，在水流的作用下，会携带大量的尾砂从而产生泥石流，这些泥石流通常具有强化的势能，且流速较快，经常会对坝体产生严重破坏。为此，对尾矿坝的溃坝机理和稳定性进行研究还远远不够，还要对溃坝泥石流下泄的规律进行深入分析，同时建立相关研究模型，以实现对泥石流灾害的提前预测。

在对泥石流下泄进行研究的过程中，尹光志等研究人员在自主研制尾矿坝破坏模型的基础上，开展了不同高度状态下的溃坝试验。结果表明，高度的不同，将会对下游泥浆的冲击强度、淹没高度等产生显著影响，随着高度的不断提升，泥浆所产生的冲击力也就越大。通过解析法和数值法的联合应用，能够对溃坝后下游断面洪峰流量、尾砂下泄量、洪峰淹没高度、实际的影响范围等进行计算。

通过对溃坝后砂流演进过程进行研究，结果表明，砂流在冲出坝坡后可形成涌坡，并逐渐向下游扩散和传播，在此过程中，泥沙的速度会出现渐进式的波动和变化，从头至尾逐渐变小，相比于表面，近地面的速度最大[3]。

关于尾矿库溃后泥石流下泄问题，经过多年的总结和研究，得出以下共识：第一，在溃坝过程中，泥石流的下泄流速会出现先增后减的变化特征，在溃坝初期阶段，泥石流速度逐渐增加，并达到峰值，之后在下游阻力影响下逐渐减速。第二，在发生尾矿库失稳事故后，在坝体下游，泥石流下泄冲击力可达到峰值，随着时间的变化逐渐减小。溃口的形态和坝体的冲击力将会对下泄泥石流的冲击力产生直接影响，随着溃口的不断扩大以及坝体高度的不断增加，泥石流的冲击力也会逐渐增强。第三，在尾矿库溃坝之后，泥石流下泄堆积厚度可达到峰值，随着泥石流不断向下移动，堆积厚度逐渐减小。下游地形也会影响泥石流堆积厚度，例如，在弯沟处，泥石流会产生爬升现象，在同一断面，溃口形态和坝体高度也会对泥石流堆积厚度产生影响，随着坝体高度的增加以及溃口尺寸的增大，下游泥石流堆积厚度也会不断增加[4]。

4 结束语

综上所述，当前，我国尾矿库溃坝安全事故时有发生，整体的安全形势不够乐观。尾矿库在运行过程中存在稳定性差、安全保障能力薄弱、安全隐患多等特点。需要建立一个溃坝失稳模型进行深入分析，但由于目前基本上都是依靠数值模拟法和假设法来进行，虽然在参数确定方面能够取得显著成果，但计算机结果却常常与现实情况存在较大出入，因此还需要进行深入分析与研究。

参考文献

[1] 杜威，姜丽红.浅谈关于水利工程技术中土质堤防渗漏的原因及对策[J].科技与企业，2012，（20）：204-204.

[2] 陆鼎言.略论土质堤坝渗漏的主要成因及其相应对策[J].浙江水利水电专科学校学报，2002，14（1）：115-154.

[3] 王锐，钟燕辉，李长征.用于土质堤坝的高聚物注浆加固技术与检测方法研究[J].江西建材，2016，（2）：112-112.

[4] 唐作林，于锦波.碾压筑堤技术在土质堤防施工中的质量保证[J].农村实用科技信息，2016，（12）：447-471.